[发明专利]一种宽温度范围的ABS/PVDF复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种宽温度范围的ABS/PVDF复合材料的制备方法。现有技术中介电材料在高温环境中性能衰减严重的缺陷。本发明如下：1、将基体聚合物添加到极性溶剂中，得到聚合物基。2、将ABS树脂添加极性溶剂中，得到ABS溶液。3、将ABS溶液加入到聚合物基中，进行搅拌和超声处理，得到ABS/PVDF共混液。4、将ABS/PVDF共混液涂覆在石英板上，得到复合薄膜雏形。对复合薄膜雏形进行干燥并热处理和淬火。本发明采用ABS树脂作为添加物制作复合材料，制得的复合材料相较于现有的介电材料，在70℃的高温环境下依然具有优益的性能，这使得本发明制备的ABS/PVDF复合薄膜材料具有更强的环境适应能力。

技术领域

本发明属于介电材料制备技术领域，具体涉及一种高储能、高放电效率，且能够在高温下稳定使用的ABS/PVDF复合材料的制备方法。

背景技术

随着技术水平的发展，电子、家电、通讯等多个行业更新换代周期越来越短，而薄膜电容器凭借其良好的电工性能和高可靠性，成为推动上述行业更新换代不可或缺的电子元件。未来几年随着数字化、信息化、网络化建设进一步发展和国家在电网建设、电气化铁路建设、节能照明、混合动力汽车等方面加大投入以及消费类电子产品的升级，薄膜电容器的市场需求将进一步呈现快速增长的趋势。它的主要特性如下：无极性，绝缘阻抗很高，频率特性优异(频率响应宽广)，而且介质损失很小。基于以上的优点，所以薄膜电容器被大量使用在电路中。主要应用于电子、家电、通讯、电力、电气化铁路、混合动力汽车、航空航天、风力发电、太阳能发电监控、生物成像、无损检测等多个行业。

随着电子技术的集成化和便携式的发展，要求电容器在不断微型化的同时，还要求具备损耗低、储能高、耐高温以及可靠性高等特点。在轻量化和柔性电子设备中，随着电子设备产生的热量的增加和功能的提高，对高温介质聚合物也产生了巨大的需求。

但是，在高电场下，由于导电损耗大幅度增加，导致薄膜早期失效，工作温度大大降低。例如，铁电聚合物，如PVD F基共聚物和三聚体，已被广泛研究用于薄膜电容器的应用，其中P(VDF-TRFE-CFE)能量密度超过20J/cm³，尽管如此，在70℃和200mV/m处，这是混合动力汽车直流母线电容器的工作条件，P(VDF-TRFE-CFE)的效率仅为21％，低效率不仅导致能量密度大大降低，约为1J/cm³，而且还导致产生大量的热量，最终可能导致聚合物介质的热失控。因此，必须设计特殊的热管理，以便在高温应用中使用介电聚合物。这将给综合电力系统带来额外的重量、体积和能源消耗，显着地降低其效率，特别是在这些应用中不可避免地需要高的能量密度。同时，由于电子设备和电路产生的热量随着小型化和功能性的增加而呈指数增长，高压缩电子设备的兴起也产生了对高温介质聚合物的巨大需求。为了满足高脉冲电容器的高温要求，人们在高性能工程聚合物薄膜的合成和制备方面做出了很大的努力。在这些贡献中，提高玻璃化聚合物的玻璃化转变温度(TG)和热稳定性是增强介电聚合物高温性能的关键。

为了降低导电损耗并提高PVDF的充电-放电效率，已经将各种低k聚合物，例如尼龙(PA)、聚亚胺(PI)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)加入到PVDF中以形成聚合物共混物。聚合物共混物结合了基础聚合物和附加聚合物的两个优点。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)是一种玻璃化转变温度为90-100℃的非晶态聚合物，广泛应用于建筑、光学传感器、生物医学、电子、电气等领域ABS的加入有助于提高聚合物的热稳定性，并提供在高温下应用高压电容器的可能性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中介电材料在高温环境中性能衰减严重的缺陷，提供一种高储能、高放电效率，且能够在高温下稳定使用的ABS/PVDF复合材料的制备方法。

本发明的具体步骤如下：

步骤1、将基体聚合物添加到极性溶剂中，搅拌直至基体聚合物完全溶解，得到聚合物基。

步骤2、将ABS树脂添加极性溶剂中，搅拌直至ABS树脂完全溶解，得到ABS溶液。